Schwellverhalten des kollektiven atomaren Rückstoß-Lasers an der Grenze zum entarteten Regime

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurden 87Rb-Atome zwischen 0,4 und 9μK im optischen Ringresonator untersucht. Durch Einstrahlen eines zur atomaren Resonanz rotverstimmten Pumplasers mit variierender Leistung lässt sich die Schwelle des kollektiven atomaren Rückstoß-Lasers (CARL) bestimmen. Dies wurde bei Variation der Pumplaserfrequenz relativ zur Resonatorresonanz durchgeführt. Man erhält für alle untersuchten Temperaturen Stabilitätsdiagramme, die eine deutliche Asymmetrie aufweisen. Die Daten werden in Bezug gesetzt zu Messungen, die im Rahmen einer anderen Doktorarbeit mit entarteten Rubidium-Quantengasen aufgenommen und mit einer quantenmechanischen Theorie beschrieben wurden. Die hier vorliegenden experimentellen Daten zeigen dieselbe Asymmetrie wie diese Messungen und können durch eine klassische Theorie wiedergegeben werden. Durch ein vereinfachtes klassisches Modell lässt sich eine intuitive Erklärung der Asymmetrie der Stabilitätsdiagramme finden, die auf einer verstimmungsabhängigen Änderung der durch den CARL-Prozess verursachten langreichweitigen interatomaren Wechselwirkung basiert. Des Weiteren wurde die Separation von Impulsklassen untersucht, die bei Erhöhung der Pumpleistung für positive Verstimmung auftritt und bei negativer Verstimmung nicht zu beobachten ist. Mit Hilfe des vollen und des vereinfachten klassischen Modells kann eine Erklärung für das Phänomen gefunden werden.